[实用新型]分体式无线随钻测斜仪

说明书

所属技术领域

本实用新型属于石油、煤矿及地质勘探中钻井工程领域，是一种用于钻孔姿态参数测量的随钻测斜仪器。

背景技术

目前，公知的钻井施工用的测斜仪，其测量方式主要有投入式、自浮式、有线随钻和无线随钻方式四种。投入式测量方法是将投入式测斜仪通过绞车下放至所需位置，测量完通过绞车上提仪器。这种测量方法的优点是钻具处于静止状态，测量的数据可靠，缺点是必须使用绞车将仪器下放并提起，需要耗费大量的时间，并且每次只能测量一个位置的数据；自浮式测量方法是将自浮式测斜仪投入钻具水眼内，然后接上方钻杆循环钻井液，将自浮式测斜仪冲入井底，待测量完后停泵，并卸开方钻杆，仪器会自动浮出井口，然后取出仪器得到井下测量的数据。这种方法可随时停钻测量，不需要绞车，但缺点是每次只能测量一个位置的数据。有线随钻方式通过一根装在绞车上的单芯铠装电缆连接仪器并经地面向仪器传输电源和交换测量数据，通过绞车下放仪器至井底测斜。这种方式的优点是可以连续并实时测量，缺点是由于电缆的限制，每次增减一节钻杆都需要用绞车起下一次仪器，而且容易发生电缆扭断的故障导致整根电缆报废，还要有配套的随钻工程车，使用和维护成本高。无线随钻方式是将仪器下放至井底，测量的数据通过泥浆压力脉冲的方式发送至地面。这种方法可以连续测量井下的数据，但受传输介质的影响，数据传输的速率低，通常每比特的数据需要1秒以上的时间，因而传输的数据量有限，而且成本很高。

发明内容

为了克服现有测斜仪技术中存在的不足，使得在钻井工程中钻井轨迹准确、方便、及时，本实用新型提供了一种分体式无线随钻测斜仪，可以连续测量并通过载体部分将测量的数据及时输送至地面，而且可以将地面预先设置的命令传送给井下仪器，不需要测井绞车及电缆。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：分体式无线随钻测斜仪由载体部分和井下部分组成，载体部分从上往下由打捞矛、自浮载体、缓冲器、载体通信短节顺序用丝扣连接组成，载体部分使用足够长度的中空结构的碳纤维或者铝合金筒，以使载体部分的平均比重小于1.1；井下部分从上往下由仪器通信短节、测量短节、加长杆、定向引鞋顺序用丝扣连接而成。

井下部分与载体部分以电磁波方式进行通信，由于钻井液及钻井套管对电磁波都有吸收作用，而且随着频率的升高吸收，钻井液对电磁波的吸收越大，本设计选用了频率范围为500Hz-100kHz的低频段电磁波。

在进行随钻测斜时，井下部分由定向引鞋固定在井底，并按照预先设定的程序连续测量井眼姿态数据并存储。需要取得测斜数据或者向井下仪器发送指令时，将载体部分预先设置好指令并投入钻具水眼内，然后接上方钻杆循环钻井液，将载体部分冲入井底并靠近井下部分，载体通信短节与仪器通信短节通过电磁波以无线方式进行半双工通信，一方面将地面设置的指令传输给井下部分，另一方面将井下测量完成的数据转存至载体部分的存储器中。通信完成后地面停止泥浆泵工作，由于钻井液比重大于1.1，载体部分依靠自身浮力上浮至井口，读取其存储器即可得到井下连测量的数据。井下部分接收到来自载体部分传输的指令后，按照指令约定的方式采集数据；载体部分反复下井就可将采集得到的数据全部传输至地面。

本实用新型的有益效果是：既保证测斜工作过程的连续可控，又能将测量得到的数据以简便的方式及时输送至地面。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型的分体式无线随钻测斜仪总体连接图。

图中1.打捞矛，2.自浮载体，3.缓冲器，4.载体通信短节，5.井下通信短节，6.测量短节，7.加长杆，8.定向引鞋。

具体实施方式

在图1中打捞矛(1)、自浮载体(2)、缓冲器(3)、载体通信短节(4)从上往下顺序用丝扣连接成载体部分，井下通信短节(5)、测量短节(6)、加长杆(7)、定向引鞋(8)用丝扣连接成井下部分，两个部分构成分体式无线随钻测斜仪，以上每个部件的最大外径都是48毫米。整机工作时，自浮载体(2)由5节长度为1.2米的中空结构的碳纤维筒或者铝合金筒通过丝扣连接而成，使得载体部分的比重小于1.1。缓冲器(3)是一个活塞结构的液压减震装置，用于吸收载体部分下行时与井下部分的冲击，防止仪器损坏。载体通信短节(4)与井下通信短节(5)处于最接近的位置，便于减小两者间电磁波的损耗。载体通信短节(4)中安置有4.8V电源和通信线圈。井下通信短节(5)中安置有7.2V电源和通信线圈。